Académie de Rennes Thème 2009 Bac S.T.I. Génie ... ?· Panneau Solaire Automatis ... commande d'un…

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  • Acadmie de RennesThme 2009 Bac S.T.I. Gnie lectronique

    Panneau Solaire Automatis

    Squence 4B Dure: 10HAnalyse et simulation de la solution constructeur

    Pr-requis:Analyse fonctionnelle de 1er degr de l'objet technique.Connaissances sur le microcontrleur PIC 18F452 (squence 4A) et le langage Flowcode.

    Savoirs:A: Traitement des signaux logiques

    A1: Amplification.C: Traitement des signaux logiques et/ou numriques

    C3: Transformation de code.C7: Traitement programm de l'information organisation matrielle: architecture fonctionnelle d'un dispositif utilisant la logique programme, squencement, mmorisation, changes des informations entre les entits fonctionnelles. organisation logicielle.

    D: Conversion de grandeurs physiques en grandeurs lectriquesD1: Captage.

    E: Conversion de grandeurs lectriques en grandeurs physiquesE1: Transduction lectrique/acoustique.E2: Transduction lectrique/optique.E3: Conversion de donnes.

    Savoir-faire:D : Identifier une fonction la ou les structures participant sa ralisation.E : Analyser lorganisation structurelle dune fonction.

    E1 : tablir les relations entre grandeurs dentre et grandeurs de sortie.E2 : Justifier le dimensionnement dun composant.E4 : valuer que la fonction requise est assure.

    F: Rechercher, pour les fonctions mixtes (matrielles et logicielles), l'adquation entre les solutions technologiques structurelles et les segments de programme associs afin:

    F1. d'identifier les variables se rapportant cette fonction ;F2.de distinguer, en relation avec les variables, la (ou les) parties se rapportant la fonction mixte tudie ;F3. d'tablir les liens de cause effet entre un lment de la partie concerne du logiciel et les relations entre les grandeurs d'entre et de sortie de la structure matrielle qui caractrise cette fonction mixte.

    G: Proposer la rorganisation structurelle (et/ou logicielle) partielle ou totale d'une fonction.

    Conditions matrielles:poste informatique quip:

    du dossier HTMLdu logiciel PROTEUS Version 6.9 ou suprieuredu logiciel FLOWCODE Version 3

    valuation prvue: valuation crite

    Panneau Solaire Automatis ELECTRONIQUE Squence 4B Page 1/15

  • Panneau Solaire Automatis ELECTRONIQUE Squence 4B Page 2/15

    TRAITEMENT

    PROGRAMME

    DES

    INFORMATIONS

    &

    CONVERSION

    ANALOGIQUE

    NUMERIQUE

    FS1-1

    laboration numrique d'une horloge

    temps rel

    FS1-2

    Informationdate & heure

    Acquisitiondu rglage

    du mode defonctionnement

    FS1-3

    Informationtouche actionne

    Rglage dumode de fonctionnementpar l'utilisateur

    Position moteur lvation

    Position moteur rotation

    SCHEMA FONCTIONNEL DE DEGRE 2 DE FP1SCHEMA FONCTIONNEL DE DEGRE 2 DE FP1

    Alerte dmarrage vhicule

    Courant panneau solaire

    Amplification de courant

    &Transduction

    lectriqueoptique

    FS1-4

    Slectionafficheur

    Information afficher

    Informationsvisuelles

    Amplification de courant

    &Transduction

    lectriqueacoustique

    FS1-6

    InformationsonoreCommande buzzer

    Commande Autorisation_moteurs

    Commande Sens_arrt_lvation

    Commande Sens_arrt_rotation

    [2]

    [16]

    [2]

    [2]

    [2]

    [8]

  • FONCTION SECONDAIRE

    DESCRIPTION ENTREE(S) SORTIE(S)

    FS1-1

    Traitement programm

    de l'information

    &

    conversionanalogiquenumrique

    Cette fonction permet l'orientation optimale du panneau solaire par:- la prise en compte des rglages de l'utilisateur,- la date et de l'heure fournies par une horloge en temps rel, - la position du panneau,- le courant fourni par les cellules photovoltaques aprs conversion A/N,- la commande des moteurs d'lvation et de rotation du panneau.Au dmarrage du vhicule, elle prvient le conducteur par la commande d'un signal sonore.Elle gre l'affichage des informations pour l'utilisateur.Cette fonction ralise aussi la conversion A/N de la tension image du courant panneau.

    - Information date & heure - Information touche actionne

    - Position moteur lvation - Position moteur rotation

    - Alerte dmarrage vhicule - Courant panneau solaire ()

    - Slection afficheur - Information afficher - Commande buzzer - Sens_arrt_lvation - Sens_arrt_rotation - Autorisation_moteurs

    FS1-2laborationnumrique

    d'une horloge en temps rel

    Cette fonction fournit les secondes, minutes, heures, jour, mois et anne sous forme BCD via une liaison srie I2C.En cas de dfaut d'alimentation, une sauvegarde est prvue par une pile Lithium.

    - Information date & heure

    FS1-3Acquisition du rglage du mode de

    fonctionnement

    Cette fonction permet l'acquisition des rglages de l'utilisateur partir d'un clavier matric 16 touches.

    - Rglage du mode de fonctionnement par l'utilisateur

    - Information touche actionne

    FS1-4Amplification

    de courant &

    transduction lectrique optique

    Cette fonction permet l'affichage des informations sur deux afficheurs 7 segments slectionns l'un aprs l'autre (affichage multiplex).

    - Slection afficheur

    - Informations afficher

    - Informations visuelles

    FS1-5Amplification

    de courant &

    transduction lectrique acoustique

    Cette fonction permet l'amplification en courant du signal de commande et l'mission d'un signal sonore l'aide d'un buzzer.

    - Commande buzzer - Information sonore

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    CARTE CONSTRUCTEUR DU BOITIER DE COMMANDE

    Pile Lithium +3VCR2032

    Horloge temps rel& quartz 32768Hz

    PIC18F452& quartz 20MHz

    Double afficheur HDSP-5523

    Buzzer

    R17 & R180,1

    Commandepont en H

    L298

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    SCHEMA DE CABLAGE CONSTRUCTEUR

  • I. Identification des structures de FP1 : 1. Identifiez, en les entourant sur le schma structurel de la carte constructeur, les structures correspondant aux fonctions secondaires de FP1.

    II. Etude de la fonction FS1-5 Amplification de courant & Transduction lectrique acoustique :

    La traduction lectrique-acoustique est ralise par un buzzer 6V HCM1206X et l'amplification de courant par un transistor BC847 en boitier SOT23 (CMS).

    1. Relevez les principales caractristiques lectriques du buzzer HCM1206X.

    2. Vrifiez l'tat de saturation du transistor Q1.Simulation de la commande du buzzer sous Proteus avec le schma Simulation carte constructeur_buzzerDans cette simulation, le buzzer est remplac par une led.

    programme principaldbut

    faire jusqu' l'infini:activer le buzzer;attendre 250 ms;teindre le buzzer;attendre 250 ms;

    refaire;fin.

    3. Sous Flowcode V3 et l'aide de l'algorithme prcdent, vous compltez le programme simul_buzzer_eleve.fcf pour PIC18F452 (20MHz) qui produit une commande alterne du buzzer basse frquence. Vous crez le fichier objet (.hex) de votre solution par la commande Puce_Compilez vers C... suivie de Puce_Compilez vers ASM...

    4. Sous Proteus, vous ditez les proprits du PIC18F452 pour slectionner votre programme objet (.hex) par Program File: . Vous lancez ensuite la simulation interactive pour vrifier votre solution.

    III.Etude de la fonction FS1-4 Amplification de courant & Transduction lectrique optique :

    La traduction lectrique-optique est ralise par un double afficheur sept segments HDSP-5523 (U8).L'amplification de courant est ralise par deux transistors BC817 en boitier SOT23 (CMS). Ils assurent l'alimentation des segments de l'afficheur correspondant soit Q3 pour l'afficheur situ droite et Q4 pour l'afficheur situ gauche (voir fiche HDSP-5523).L'affichage multiplex est gr par logiciel; les deux afficheurs sont commands l'un aprs l'autre un rythme suffisant pour obtenir un confort visuel.

    1. Relevez les principales caractristiques lectriques du double afficheur HDSP-5523.

    On mesure un courant de pointe par segment de 30 mA pour une tension de sortie de 2,16V sur le port D du PIC 18F452 (U1).

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  • 2. A l'aide des fiches du HDSP-5523 et du PIC 18F452, justifiez la solution retenue par le constructeur (pas de rsistances de limitation du courant entre les sorties du port D et les deux afficheurs sept segments).

    3. Vrifiez la saturation du transistor Q3 dans le cas o tous les segments et le point dcimal sont allums sur l'afficheur correspondant. Vous prendrez une tension de sortie VOH gale 4,9V pour la sortie RC7 du PIC 18F452.

    Simulation de l'affichage multiplex sous Proteus avec le schma Simulation carte constructeur_affmuxVous allez simuler un affichage multiplex partir de l'algorithme suivant:

    programme principaldbut

    faire jusqu' l'infini:commander l'afficheur de gauche;afficher 1 ;attendre 200 ms;commander l'afficheur de droite;afficher 0 ;attendre 200 ms;

    refaire;fin.

    4. A l'aide de l'algorithme prcdent, vous compltez le programme simul_affmux_eleve.